DE2351096C2 - Vorrichtung zur Durchführung eines Faulprozesses - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines Faulprozesses nach dem Oberbegriff des Anspruchs I,

Das Einpressen von Faulgas in den Schlamm bzw. die Flüssigkeit dient verschiedenen Zwecken, Die nach oben steigenden spezifisch leichten Stoffe und die durch die Gaserzeugung nach oben getriebenen Stoffe, Schwimmstoffe genannt, bilden eine sich verfilzende Schwimmdecke, die das Austreten von Gas über die Schlammoberfläche hinaus erschweren. Eine obenauf schwimmende, verhältnismäßig feste Schwimmdecke beeinträchtigt auch sonst den gesamten Faulpri^zeß. Es besteht deshalb das Bestreben, eine solche Schwimmdeckenbildung zu verhindern. Das eingepreßte Gas führt zur schwallartigen Blasenbildung und zum Aufreißen der Oberfläche, wodurch die Ausbildung einer zusammenhängenden, unerwünschten Schwimmdecke verhindert wird. Die dabei schwallartig auftretenden Blasen können Volumina bis zu einem Kubikmeter aufweisen. Um beim Zerplatzen dieser Blasen ein Zerstören von Gerätschaften zu vermeiden, werden zum Einpressen von Gas nur bis knapp unter die Schwimmdecke reichende Gaseinpreßrohre verwendet, die starr ausgebildet sind.

Von Vorteil wäre es jedoch, wenn man das Gas möglichst tief in den Behälter einpressen würde. Dadurch würde der gesamte Faulrauminhalt durch das eingepreßte Faulgas umgewälzt und um Ausgleichen der Verhältnisse sowie zur Förderung des Faulprozesses immer wieder du:rhmischt werden. Ferner dient das Einpressen dem Entgasen des Faulrauminhalts. Der Schlammfaulprozeß wird von Bakterien bewirkt. Die von den Bakterien erzeugten Gasblasen haften aber den kleinen Bakterienkörpern zu lange an. Dies führt zu einer Verlangsamung der Faulung. Außerdem wirken die an den Schlammpartikeln anhaftenden Gasbläschen wie Schwimmkörper, die ein erwünschtes Absinken des faulenden Schlammes verhindern. Das vorbeistreichende eingepreßte Gas befreit die Partikel von den Gasbläschen, so daß das eingepreßte Gas eine entgasende Wirkung entfaltet.

Auf der Sohle der Faulbehälter lijern sich mineralische Stoffe wie zum Beispiel Sand ab. Diese verringern den nutzbaren Raum des Faulbehälters im Laufe der Zeit immer mehr. Wenn das Gas bis in den Bereich dieser abgelagerten Feststoffe eingeblasen werden könnte, werden diese Stoffe aufgewirbelt und können in diesem aufgewirbelten Zustand aus dem Faulbehälter abgezogen werden.

Es ist bekannt, Gas mittels in den Faulbehälter eintauchender und herausziehbarer oder mittels fest in die Faulbehälter eingebauter Rohre einzubringen. Die herausziehbaren Rohre ragen von oben durch die Faulbehälterdecke bis kurz unter den Flüssigkeitspegel. D'e fest eingebauten Rohre sind mit der Faulbehälterwand oder dem Faulbehälterboden fest verbundene Einbauten, die tief im Faulbehälter angeordnet sind, um das Gas möglichst dicht über der Faulbehältersohle einpressen zu können (vgl. Zeitschrift für Wasser- und Abwasser-Forschung (6/72), Die Schlammfaulung in der Industriestadt Schweinfurt).

Die ersteren, herausziehbaren Einrichtungen haben den Nachteil, daß sie nur den obersten Teil des Faulbehälters und die Schwimmschlammzone erfassen und beeinflussen. Die letzteren, fest eingebauten Einrichtungen zeigen den Nachteil, daß sie, obwohl sie dem aggresiven Faulschlamm und dem aggresiven Faulgas ständig ausgesetzt sind, für eine Reparatur nicht herausgenommen werden können. Wenn Reparaturen erforderlich werden, muß der Faulbetrieb unterbrochen

und der Faulbehälter völlig entleert werden. Diese Unterbrechung des Faulbetriebes kann sich aber nicht nur über die Dauer der Reparatur und der Entleerung erstrecken, sondern der besonders erhebliche Nachteil liegt darin, daß der Faulbehälter wieder langsam gefüllt s werden und der Faulprozeß in einem langwierigen Prozeß wieder eingearbeitet werden muß. Der während dieser Zeit anfallende Schlamm muß gelagert werden, wo er in die gefürchtete stinkende saure Gärung übergeht

Um den Faulbetrieb nicht unterbrechen zu müssen, wird größter Wert auf die Herausziehbarkeit gelegt. Dies ist aber nur bei Verwendung relativ kurzer Rohre möglich, die wenig tief in den Schlamm eintauchen. Längere, von oben her einsteckbare und herausziehbare Rohre würden großen mechanischen Biegebelastungen und Vibrationen ausgesetzt sein. Da infolge der Gaszirkuhtion beim Austreten aus dem unteren Rohrende eine erhebliche Turbulenz entsteht, sind unbedingt Maßnahmen für die Stabilitätserhöhung erforderlich, damit keine Beschädigung der Rohre innerhalb des Behälters durch Dauerbruch oder Loslösung von Rohrverbindungen entsteht. Hierzu müßten die starren Rohre so kräftig ausgebildet sein, daß ein Herausziehen dieser langen, schweren Rohre nicht mehr möglich wäre. Kurze Rohre hätten aber den großen Nachteil, daß sie den unteren Teil des Faulbehälterinhalts nicht umwälzen und entgasen und die Ablagerungen auf der Faulbehältersohle nicht aufwirbeln können. Zwar ist aus der Abwasserreinigung bekannt, Belüftungseinrichtungen im Bodenbereich vom Becken herausnehmbar anzuordnen, jedoch handelt es sich dabei um aerobe Prozesse, wobei das Becken stets geöffnet und eine Quader- oder Zylinderform aufweist. Das von der Belüftungseinrichtung fein- oder grobblasig austretende Gas hat dabei die Aufgabe, die Bakterien den erforderlichen Sauerstoff anzubieten.

So ist der GB-PS 6 38 185 ein für die biologische Abwasserreinigung bestimmtes offenes Belüftungsbekken zu entnehmen, entlang dessen Boden sich leichte Belüfterkerzen erstrecken, die als Einheit angehoben werden können. Die Luftzuführung zu den Belüfterkerzen erfolgt über eine an der Wandung in Schienen zwangsgeführten Rohranordnung, die einen oberen flexiblen Abschnitt umfaßt.

In der US-PS 20 55 065 wird ebe in einem zu belüftenden offenen Behälter fest installierte Glocke beschrieben, die drehbar gelagert ist, um Luft in Folge von Zentrifugalkräften seitlich aus der Glocke ausströmen zu lassen.

In der DE-PS 5 89 430 wird ein Verfahren zum Mischen von breiigen Stoffen durch Verwenden von Preßluft beschrieben. Zur Durchführung des Verfahrens kann ein starres Rohr in die zu mischenden Substanzen eingebracht werden

Eine Oberflächenbelüftungseinrichtung für Flüssigkeiten mittels eines Belüfterkreisels ist der CH-PS 5 25 704 zu entnehmen.

Dem Anmeldungsgegenstand liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß das Gas möglichst dicht über der Faulbehältersohle eingebracht werden kann, wodurch sowohl ein Aufbrechen der Oberfläche sowie eine gute Durchmischung des Behälterinhalts als auch eine Aufwirbelung von Ablagerungen am Behälterboden sichergestellt werden soll, wobei trotz Explosionsgefahr ein problemloses Einbringen und Befestigen ohne aufwendige Verankerurgseinrichtungen sowie Entfernen der in dem Behälter vorhandenen Gaszuführungsvorrichtung auch bei in Betrieb befindlichen Faulbehältern möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 definierte Vorrichtung gelöst. Die wesentlichen Vorteile, die mit der Erfindung erzielt werden, bestehen darin, daß das flexible Organ trotz seiner großen Länge verhältnismäßig leicht aus dem Faulbehälter nach oben herausgezogen sowie entsprechend leicht wieder eingebracht werden kann und daß den auftretenden Kräften, die auf das verhältnismäßig lange Organ im Faulbehälterbetrieb einwirken, durch die Flexibilität nachgiebig ausgewichen werden kann. Ferner wird mit der nicht ortsfest verankerten Gaszuführungsvorrichtung die Möglichkeit geschaffen, sowohl eine gute Durchmischung des gesamten Inhalts herbeizuführen, als auch die Schwimmdeckenbildung und Ablagerungen am Behälterboden zu unterbinden und also auch eine Entgasung des Inhalts zu fördern.

In Ausgestaltung der Erfindung verlaufen längenverstellbare Seile parallel oder unter ;..?iem Winkel von dem Gasverieilerkopf in den Bereich oberhalb des Behälterdeckels, wobei vorzugsweise die Seile unterhalb des Schwerpunktes des Gasverteilerkopfes angebracht sind und unabhängig oder gleichzeitig verkürzt oder verlängert werden können. Die sich daraus ergebenden Vorteile bestehen zum einen darin, ungewünschte und unkontrollierbare Pendelbewegungen des schweren Gasverteilerkopfes durch eine entsprechende Spannung der Seile zu unterbinden, so daß eine Beschädigung der Faulbehälterwandung vermieden wird. Gleichzeitig kann jedoch durch eine unterschiedliche Verkürzung der verschiedenen Seile erreicht werden, daß das aus dem Gasverteilerkopf austretende Gas einen derartigen Rückstoß verursacht, daß eine Bewegung des Gasverteilerkopfes über Jen Faulbehälterboden erfolgt, so daß eine noch bessere Durchmischung und Umwälzung der Medien erfolgt. Zusätzlich ermöglichen die Seile, daß bei einer Beschädigung des Gasverteilerkopfes oder der flexiblen Organe ein schnelles Auswechseln erfolgen kann, ohne daß tier Faulbetrieb unterbrochen werden muß und die damit verbundenen Nachteile in Kauf genommen werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Gasverteilerkopf verschiedenartige Ausbildungen erfahren, beispielsweise kann der Gasverteilerkopf als sich unten konisch erweiterndes Rohr oder mit dem flexiblen Rohr beziehungsweise Schlauch einteilig ausgebildet sein. Auch besteht die Möglichkeit, den unteren Rand des Gtfsverteilerkopfes zackenförmig zu gestalten. Um das erforderliche Gewicht des Gasver teilerkopfes zu erzielen, können zusätzliche Gewichte eingebracht werden, zum Beispiel in Form von Ballastkörpern. Entsprechende Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Auch kann der Gasverteilerkopf in radialer Richtung einen oder mehrere Gasaustrittsöffnungen aufweisen, die zur Erzeugung einer Riiokstoßwirkung dienen und getrennt verschließbar sind. Dabei besteht die Möglichkeit, daß innerhalb des Gaszuführungsorgans gesondert absperrbare zusätzliche Gaszuführungsleitungen 7U den seitlichen Gasaustrittsöffnungen vorgesehen sind.

Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Faulbehälter mit einem an einem Schlauch aufgehängten Gasvcrteilerkopf,

Fig. 2 in schemalischer Darstellung einen Schlauch als Gaszuführungsorgan mit parallel geführten Abfangseilen,

F i g. 2a einen Schnitt zu F i g. 2,

Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch einen Faulbehälter mit einem an einem flexiblen Organ aufgehängten Gasverteilerkopf, sowie unter einem Winkel zueinander verlaufenden Abfangseilen und

Fig. 4 im Detail eine mögliche Anordnung seitlicher Austrittsdüsen zum Auslenken des Gasverteilcrkopfes.

Die anaerobe Schlammfaulung findet in einem beheizbaren Faulraum 10 statt, der ein beliebig geformter und beliebig großer Behälter sein knnn und der zumeist aus Stahlbeton errichtet wird. Der behälter ist oben mit einem Deckel 12 verschlossen und weist unten innerhalb des Erdreichs eine fundamt:ntierte Sonie i4 auf.

Der Behälter ist mit faulendem Schlamm Ki bis zu einem Pegel 18 gefüllt und oberhalb des Pegels 18 bildet sich aus dem Gasanfall eine Gasschicht 20, die über einen Gasdom 22 mit Hilfe einer Pumpe 24 abgezogen wird.

Im Bereich des Pegels 18 bildet sich eine Schwimmdecke 26 aus leichten nicht faulfähigen Stoffen, die mit dem Frischschlamm in den Faulraum 10 gelangt sind.

Der Abbau des faulenden Schlammes geht mit einer Faulgasabgabe einher, und die Schwimmdecke 26 behindert das Durchdringen des Faulgases aus der Flüssigkeitszone in die Gaszone.

Die nicht faulfähigen mineralischen Stoffe 28 sammeln sich auf der Sohle 14 und stellen gleichfalls eine Beeinträchtigung des Faulbetriebs dar, da diese Stoffe den Faulraum verkleinern. Um diese Feiststoffe aus dem Faulraum abziehen zu können, müssen sie aufgewirbelt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zur Erzeugung einer turbulenten Bewegung im Faulrauminhalt ein Teil des Faulgases über die Pumpe 24 in den Faulraum zurückgepreßt. Hierfür ist erfindungügemäß eine Leitung 30 vorgesehen, die als niedergeführte Leitung 32 bis tief in den Faulraum hineingeführt ist und keine starre Achse aufweist. Es kann sich beispielsweise bei der Leitung 32 um einen Schlauch gemäß F i g. 4 handeln. Unten am Schlauch befindet sich ein Gasverteilerkopf 34, aus welchem im Beispiel der F i g. 1 Faulgas nach unten entsprechend der eingezeichneten Pfeile 36 austritt. Das austretende Gas wirbelt die Feststoffschicht 28 auf und erzeugt eine Turbulenzbewegung im Schlamm. Die Faulung wird durch die Vermischung und Entgasung des Faulrauminhalts 16 verbessert, und die Schwimmdecke wird durch das schwallartig austretende Gas immer wieder aufgerissen.

Der wesentliche Gedanke der Erfindung ist der, im Gegensatz zu den bisherigen über die Behälterdecke in den Faulraum hineinragenden kurzen Gaseinpreßrohre ein herausziehbares flexibles Organ verfügbar zu machen, das bis tief in den Behälterraum hinunaerragt, ohne der Gefahr ausgesetzt zu sein, daß durch die ständigen Bewegungen im Faulraum Brüche auftreten. Für diesen Zweck eignet sich auch ein nachgiebiger Schlauch 32 (Fi g. 2\ der mit einem Flanschdeckel 38 in der Behälterdecke 12 eingehängt ist. Um das flexible Organ straff zu halten, ist ein gemäß F i g. 2 besonders ausgebildeter Gasverteilerkopf 40 am unteren Ende des Schlauches 32 in geeigneter Weise so angeordnet, daß er auf den Schlauch 32 belastend wirkt. Für diesen Zweck können in den Kopf 40 zusätzliche Gewichte 42 in einer Kammer 44 eingefüllt sein.

Um eine weitere Eigenschaft des flexiblen Organs vorteilhafterweise ausnutzen zu können, sind Vorrichtungen vorgesehen, um den Kopf 40 im Faulraum entlang der Sohle 14 bewegen zu können. Zu diesem Zweck werden parallel zum Schlauch 32 Zugseile 46 nach oben über die Behälierdecke 12 geführt, die unten

ίο an einer lösbaren Verbindung 48 mit dem Kopf 40 verbunden sind.

Die Zugseile 46 können auch straff gespannt zum Tragen der Last des gesamten Organs verwendet werden. Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt. Im

¹^ Beispiel der F i g. 2 sind drei derartige Seile 46, jeweils um 120" versetzt, vorgesehen. Oberhalb der Behälterdecke 12 können beliebige Vorrichtungen zum Anziehen der Seile 46 vorgesehen werden. Im Beispiel von F i g. 2 ist schematisch eine Hebelwippe 50 eingezeich-

*" iitri, Ulli uci eil nine uic jciic tO iil'i jiilfic ucf r iciic jl angehoben werden können. Wird beispielsweise das Seil 46a im Sinne des Pfeils 52a angehoben, während die übrigen Seile auf ihrer ursprünglichen Lage verbleiben, dann schwenkt der Kopf 40 in eine Schräglage, die eine Auslenkung des Kopfes infolge der Rückstoßwirkung des aus der Mündung 54 im Kopf 40 austretenden Faulgases in Richtung des Pfeils 56a bewegen wird. In ähnlicher Weise wird ein Anziehen des Seils 46t in Richtung d.r.. Pfeils 52b ein Auslenken des Kopfes 40 in Richtung des Pfeils 56Z) zur Folge haben.

Auf diese Art und Weise läßt sich eine einfache Einrichtung schaffen, mit deren Hilfe mit einem einzelnen Gaseinpreßorgan Gas an verschiedenen Stellen des Faulraums zugeführt werden kann.

Für Reparaturarbeiten ist es in einfacher Weise ohne Unterbrechung des Faulbetriebs möglich, den Flanschdeckel 38 mit der eingehängten Einrichtung zu entnehmen und auszuwechseln. Es ist selbstverständlich möglich, anstelle von einem Schlauch — wenn

•»o erforderlich — mehrere Schläuche in den Faulraum einzuhängen.

Eine ander Ausführungsform geht aus F i g. 3 hervor. Nach diesem Ausführungsbeispiel wird der Schlauch 32 mit dem unten hängenden Gasverteilerkopf 34 zusatz·

■»5 Hch an Seile 60 aufgehängt, die sich schräg zum Verteilerkopf 34 nach oben so erstrecken, daß sie nicht am Flanschdeckel 38, sondern an möglichst entfernten Stellen durch die Behälterdecke hindurch ausmünden. Bei einer zentralen Anordnung des Schlauchs 32 können die Durchführungen 62 für die Seile 60 beispielsweise an der Peripherie des Behälterdeckels 12 angeordnet sein. Oberhalb des Behälterdeckels 12 befindet sich eure beliebige Vorrichtung zum Anziehen der Seile 60, beispielsweise eine elektromotorische Vorrichtung 64, mit deren Hilfe der Kopf 34 in beliebiger Weise im Innern des Faulraums hin und her geschwenkt werden kann.

Bei Reparatur- und Auswechselarbeiten wird zunächst der Schlauch 32 eingeholt, bis durch die Öffnung für den Flanschdeckel hindurch die lösbaren Verbindungen 48 zwischen dem Kopf 34 und den Seilen 60 gelöst werden können, um sie entweder ihrerseits auch auszuwechseln oder in den Kopf 34 eines Austauschschlauchs 32 wieder einzufügen.

Eine andere Ausführungsform zur Steuerung der Bewegung des Gasverteilerkopfes geht aus Fig.4 in Verbindung mit F i g. 1 hervor. Dieser besondere Kopf 70 weist beispielsweise zusätzlich zur Gasaustrittsmün-

dung 54 seitlich diisenarligc Mündungen 72 auf, die über zusätzliche Gasleitungen 74 mit unter Druck stehendem Faulgas versorgt werden können. Zur Erzeugung einer Druckdifferenz sind Regelorgiine 76 (Fig. 1) vorgesehen. Zum Auslenken des Kopfes 70 genügt es. eine

Gasleitung 74 als Stcuerleitung unter Druck zu setzen, so daß an der Düsenmiindung 72 ein Rückstoß entsteht, der zu einer entsprechenden Auslenkung des Kopfes führt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zur Durchführung eines Faulprozesses, bestehend aus einem Faulbehälter und einer Gaszuführungseinrichtung zum Einpressen von Gas, vorzugsweise Faulgas, in die Flüssigkeit und den Schlamm, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführungseinrichtung sich von oben durch den geschlossenen Faulbehälter bis in dessen unteren Bereich erstreckt, herausziehbar ist und ein ι ο Schlauch oder flexibles Rohr (32) ist, der bzw. das einen Gasaustrittsteil in Form eines Gasverteilerkopfes (34,40,70) mit einem Gewicht aufweist, das größer als der Auftrieb der Medien ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß längenverstellbare Seile (46, 60) parallel oder unter einem Winkel von dem Gasverteilerkopf (34,40,70) in den Bereich oberhalb des Behälterdeckels (12) verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, uJ3 die Seile (46, 60) unterhalb des Schwerpunkts des Gasverteüerkopis (34, 40, 70) gelenkig angebracht sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und/oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Behälterdeckels (12) für die unabhängig oder gleichzeitig erfolgende Verkürzung oder Verlängerung der Seile (46, 60) eine Vorrichtung (50) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteilerkopf (34) als sich unten konisch erwe;'erndes Rohr ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, darf das Gewicht des Gasverteilerkopfes (34, Ί0) durch zusätzlichen Ballast (42) vergrößerbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich in einem Ringraum (44) im Mantel des Gasverteilerkopfes (40) Ballastkörper (42) befinden.

8. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteilerkopf (34) mit dem flexiblen Rohr beziehungsweise Schlauch (32) einteilig ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Rohr beziehungsweise Schlauch (32) an seinem unteren Ende einen schweren Mantelbelag trägt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Rand des Gasverteilerkopfes (34, 40, 70) zackenförmig ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach zumindest Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteilerkopf (70) in radialer Richtung einen oder mehrere Gasaustrittsöffnungen (72) aufweist, die zur Erzeugung einer Rückstoßwirkung dienen und getrennt verschließbar sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gaszuführungsorgans (32, 40, 70) gesondert absperrbare zusätzliche Gaszuführungsleitungen (74) zu den seitlichen Gasaustrittsöffnungen (72) vorgesehen sind.